2001全国高中化学竞赛决赛(冬令营)理论试题及解答

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该中间体的合成难度较大。文献报道了类似化合物的合成。

PhPh(A)+PhCH=CHCOOHB(C)(1)-CO(2)-H2PhPhCOOHPh

(A)OOCPh+OH-化合物(A)可由下列反应制取: PhC(E)

某研究者根据相关文献资料,从易得的肉桂醛(F)出发,设计合成了2,3,4,5,6-五苯基苯甲醛,反应路线如下:

PhPhPhCH=CHFPh+CH2OHCH2OHp-TsOH(A)C6H6回流(G)(H) (1)-CO(2)-H2/DNSO TCQ(J)(I)PhPhCHOPh

以上各式中p-TsOH、DMSO和TCQ分别表示对甲基苯磺酸、二甲亚砜和四氯苯醌。 7-1写出A的分子式;

7-2写出上述反应中A、C、E、G、H、I、J的结构式;

7-3写出化合物A和E的名称;

7-4指出合成C和合成A的反应类型;

7-5由F合成G的目的是什么?p-TsOH起什么作用?为什么不能用干燥氯化氢代替p-TsOH?

(注:该题推导A的结构式的提示装在密封的信封里,如打开信封,或不随试卷一同上交未开启的信封,则要扣除4分,但2-4问得分不够4分时,不倒扣分。)

2001年全国高中学生化学竞赛(冬令营)理论试题答案

第1题

1-1 A:NH4HCO3[或(NH4)2CO3] B:KCl C:K2SO4 D:NH4Cl E:Fe2O3 F:CO2 1-2反应(1): (m+n)FeSO4 + 2(m+n)NH4HCO3

= Fem+n(OH)2n(CO3)m↓+ (m+n)(NH4)2SO4 + (2n+m) CO2↑+ mH2O

NH4HCO3写成(NH4)2CO3,Fem+n(OH)2n(CO3)m写成①Fe2(OH)4-2m(CO3)m,②Fe2(OH)2CO3 ③Fe2(OH)2和FeCO3且配平的也得分。

?n反应(2):2 Fem+n(OH)2n(CO3)m +m2O2 +3(m+n)H2O= 2(m+n)Fe(OH)3↓+ 2mCO2↑

对于Fem+n(OH)2n(CO3)m的其它表达式,平分原则同上。 反应(3):(NH4)2SO4+ 2KCl

DFAK2SO4↓+2NH4Cl

1-3降低K2SO4的溶解度,使之结晶析出,促使平衡向右移动。 1-4能溶于水。 第2题

??2-1 NO(g)?12N2(g)?12O2 ?rHm?631.8??12(?941.7?493.7)??85.9kJ/mo l? ?rSm?0(反应前后气体的总分子数没变化)

????l,自发进行 ?rGm??rHm?T?rSm??rHm??85.9kJ/mo<0

2-2 r(673K) / r(723K) = k(673K) / k(723K) lnk723k673?EaR?673(723) Ea?723?6738.31J/(mol?K)?673K?723K50Kln35.031.91?78kJ/mol(有效数字错,扣分)

2-3每分钟通过催化剂的NO的物质的量:n0 =

40cm?4.0"400cm3/mol=7.1×10mol

-5

-6-5s 每分钟分解的NO的物质的量:nr =60×5.03×1.0×10mol=1.5×10mol 20s?5-5 转化率:y =1.5?10mol/minmol/min7.1?10?100%=21%(有效数字错,扣0.5分)

2-4由反应机理[1]:r =dcNO/dt =k1·cNO·cM (1)

由M的物料平衡:c= cM +cO—M + cNO-M ≈ cM+cO—M (2)

1由反应机理[3]:K?k3k?3?cOcMcO?M222 cO?M?2cOcM2K12 (3)

1(3)代入(2) c0?cM?(4)代入(1) r?k1cNO2cOcM2K12 cM?c0121?cO2/K12 (4)

1K12c0121?cO/2K1212设k1c0?k?K'则有r?kcNO1?K12'cO2

当氧的分压很小时,1+K'cO≈1 所以 r?k1cNO

2第3题

3-1化学式:C78H136Cu3O8P4

3-2 2(Cy3P)2Cu(O2CCH2CO2H) + Cu(CH3CH2CH2COO)2→2CH3CH2CH2COOH

+ (Cy3P)2Cu(O2CCH2CO2)Cu(O2CCH2CO2)Cu(PCy3)2(或C78H136Cu3O8P4)

3-3除去反应的另一产物正丁酸和未反应的反应物。

HCOCOCuOCCHOCuPCy3PCy3OCCH2COCuOCOCH2OCOCuOCy3P3-4 2 2 3-5

COCuOC OOPh3PCuOPPh3PPh3

Cy3PPh3P第4题

4-1点阵型式:面心立方 CN+= 4 CN-= 4

4-2八面体空隙:6个;四面体空隙:12个 4-3在不同的晶体中,Ag+离子占据不同空隙,按正负离子相互接触计算的Ag+离子半径自然有一个变化范围。 4-4要点:

(1)四面体空隙与八面体空隙相连,四面体空隙与四面体空隙通过三角形中心相连,构成

三维骨架结构的开放性“隧道”供Ag+迁移;

(2)有大量空隙(Ag+与空隙之比为1∶9)可供Ag+迁移;

(3)用适当的理论(如极化理论)说明Ag容易发生迁移。(注:迁移的激活能为0.05eV) 4-5(1)4AlI3+3O2=2Al2O3+6I2 [1]

+ +

正极反应:I2+2Ag+2e =2AgI [2] 负极反应:2Ag-2e = 2Ag [3]

(2)当氧气的浓度大时,反应[1]生成的游离I2浓度大,φ+电势增大,由E=φ+-φ-,所以E也增大。(不同的表达也得分) 第5题

5-1 A:AgCl D:[Ag(CN)2]-, [Ag(NH3)2]+

5-2 2[Ag(NH3)2]++ [Ni(CN)4]2-+2NH3=2[Ag(CN)2]-+ [Ni(NH3)6]2+ NiIn+HY3-= NiY3- +HIn 5-3 加HNO3后继续煮沸是为了除去氮的氧化物;加入HCl(1∶9)后,再煮沸是为了使

AgCl胶状沉淀凝聚,便于过滤和洗涤。

5-4 根据滴定误差要求,未被置换的Ag(NH3)2+平衡浓度为:

[Ag(NH3)2]≤0.010×0.2%=2×10mol/L

2[Ag(NH3)2]+ + [Ni(CN)4]2- + 2NH3 = 2[Ag(CN)2]- + [Ni(NH3)6]2+

开始浓度(mol/L) 0.010 c 0 0 反应浓度(mol/L) -0.010 -0.0050 +0.010 +0.0050

-5

平衡浓度(mol/L) 2×10 c-0.0050 2 0.010 0.0050 根据多重平衡原理:K?(1021.127.05+

+-5

)(10)(108.74)(1031.3)?105.5?(0.010)(0.0050)(2?10?52)(c?0.0050)(2)22 c= 6×10mol·L

-3-1

即:溶液C中Ni(Ⅱ)总浓度≥6×10-3mol·L-1(有效数字错,扣0.5分) 第6题

CH2OAcCH2OAcCH2OAcCHOOOOAcOAcAcOAcOOAcOHOAcOAcOOAcBrHOAcOAc6-1 B: C: D:6-2 半缩醛羟基(苷羟基,C1上的羟基)C1:R型 C3:S型

H2CHOHOHHOHOHHOH6-3

HOH

6-4 碱性条件水解后,糖分子中出现了4个羟基,与H2O易形成氢键,因而水解后的产物

的水溶性大大增加。 第7题

7-1 C29H20O

PhPhOOPhPhCOOHPhOPh7-2 A:

Ph C:

PhOPh E:PhH2CPhOCCH2Ph

PhPhPhPhOOPh-HC=HCPhG:

O H:

PhPhO I:

PhPhO

7-3 A:四苯基环戊二烯酮(或2,3,4,5-四苯基环戊二烯酮) E:二苄基酮(或α,α’-二苄基酮,1,3-二苯基-2-丙酮)

7-4 合成C:D-A反应(环加成反应,周环反应,协同反应) 合成A:缩合反应 7-5 保护醛基 催化作用 因为氯化氢会与不饱和醛、酮发生加成反应 第7题密封信封中提供的补充信息

在有机合成中,有时用到如下类型的消除反应:

O????CO?

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